FJERnvarmedagene 2013 Fornebu 28.- 29.Oktober Hvorfor oppstår Lekkasjer i varmevekslere ?

1. FJERnvarmedagene 2013Fornebu 28.- 29.OktoberHvorforoppstårLekkasjerivarmevekslere? Åmund Utne, StatkraftVarme AS

2. Fjernvarme i Statkraft • Etablering i Trondheim (1983) • Fire anlegg i Sverige (2008) • Harstad og Ås (2009 – 2011) • Oppkjøp av Bio Varme AS (2011) • Anlegg og prosjekter i Midt-Norge, Oslo, Akershus, Vestfold og Østfold • I dag 15 anlegg i Norge og Sverige • Total varme- og kjøleproduksjon for 2012 er ca 1,1 TWh, hvorav 0,7 TWh i Norge • Ambisjon om å doble produksjonen i løpet av 10-15 år

3. Bakgrunn Lekkasjer fra komponenter, rør og varmevekslere er ikke noe nytt, men • Flere fjernvarmeselskaper opplever store og kanskje økende omfang av lekkasjer fra varmevekslerne. • Store utskiftningskostnader. • Vannsøl i tekniske rom, fjernvarmevann i varmtvannet, avbrudd hos kundene. • Omdømme: Fjernvarme gir problemer, fungerer dårlig… Dette er en utfordring for hele bransjen

4. Prosjekt: Varmevekslerhavari, årsak og tiltak • I regi av Fjernvarmeforeningen. • Deltakere: • Hafslund Varme (Alexander Midtsjø),Varmeteknikk – Danfoss (Stig Bø) Statkraft Varme (Åmund Utner) samt Fjernvarmeforeningen(Heidi) • Flere firma er velkommen i prosjektet for å samle flere kloke hoder, få flere erfaringer, eventuelt finansiere analyser og undersøkelser • Oppstartsmøte august i år. • Kartlegging av omfang og årsak. Forslag til tiltak for å redusere lekkasjeproblematikken.

5. Fjernvarme Trondheim • Fjernvarmeutbyggingen har pågått i 30 år • Primærnett med driftstemperatur115/65 ºC og sekundærnett med driftstemperatur 80/60 ºC. • Differansetrykk i primærnettet varierer i området 1-7 bar • Grensesnitt mot kunder: Husvegg. Kundens rørlegger/rådgiver dimensjonerer/prosjekterer/bygger kundesentralene (iht Statkrafts krav). Kundene eier og vedlikeholder kundesentralene. • Statkraft blir bare tilfeldig informert eller involvert i vedlikehold og utskiftinger av kundesentraler og har derfor ikke oversikt over omfanget av varmevekslerlekkasjer.

6. Fjernvarme Trondheim - Lekkasjeomfang • Varmevekslere installert på 80- og 90-tallet: Hovedsakelig rørvarmevekslere, robust utførelse, lite lekkasjeomfang • Har stadig oftere de siste årene mottatt bekymringsmeldinger fra kunder, rørleggere, leverandører etc vedr lekkasjer og utskifting av varmevekslere. Flere varmevekslere havarerer etter bare 1-2 år. • Undersøkelse/kartlegging ble gjennomført i 2011-2012 for å få kjennskap til omfanget.

7. Sammendrag fra undersøkelsen • 43 havarerte kundesentraler ble registrert, hvorav 38 stk kundesentraler ble undersøkt nærmere. • 37 av 38 vekslere var loddede platevarmevekslere. • 22 stk hadde interne lekkasjer mellom platene, 2 stk hadde lekkasje ut til fri, øvrige ukjent. • 32 stk varmeanlegg vvx, 9 stk tappevann vvx, 2 stk annet. • Gjennomsnitt levetid: ca 10 år for tappevann vvx og 2 år for varmeanlegg vvx. • Gjenomsnitlig overdimensjonering av sentralene (reguleringsventilene): 125 % • Stor andel av sentralene hadde mangelfull innregulering og pendlende temperaturer. • Stor andel plassbygde kundesentraler

8. Trondheim – undersøkelse. Varmevekslerfabrikat • Siden det samlede sammensetningen av fabrikat ikke er kjent kan det ikke konkluderes om noen fabrikat er bedre/verre enn andre.

9. Trondheim undersøkelse Flest havari oppstår der nettet driftes med høyeste trykk, differansetrykk og temperaturer. Og der disse parameterne varierer mest over året. Ingen registrerte havarier i sekundærnett hvor det er lave trykk og temperaturer.

10. Utmatting Mikroskop forstørrelse av sprekk ivvx fra Trondheim. Analyserapport konkluderer med termisk eller trykkrelatert utmatting. Viktigheten av god innregulering:

11. Trondheim. Foreløpig konklusjon og tiltak etter undersøkelsen Viktigste årsak til lekkasjer i varmevekslerne er sannsynligvis overdimensjonerte reguleringsventiler, dårlig innregulering og/eller trykkvariasjoner i nett som medfører pendlende regulering. Resultat: utmatting. Foreløpige tiltak: • Økt fokus på dimensjonering av reguleringsventiler (stor autoritet), innregulering og oppfølging av reguleringsparametre. • Økt bruk av to eller flere reguleringsventiler i parallell. • Arbeide for å oppnå mere stabilitet i nettenes differansetrykk. • Forsøk med bruk av differansetrykkregulering Men: Fortsatt opplever vi at det oppstår lekkasjer i varmevekslere uten å forstå hvorfor.

12. Erfaringer Hafslund • Registrerte utskiftinger i 2009-2011. • SWEP: Lav andel utskiftninger. Disse har lav gj.snitt alder. • GEA og TAU: Høy andel utskiftninger, men disse har høy gj.snitt alder. • Danfoss: Høy andel utskiftninger, disse har samtidig lav gj.sntt alder. • Alfa Lavall: Type CB76 har en høy andel utskiftninger og samtidig lav alder.

13. Erfaringer • Tappevann: De fleste selskapene opplyser at lekkasjene vanligvis oppstår i tappevann vvx. (men undersøkelse i Trondheim viser noe annet) • Tappevann vvx: Oftest intern lekkasje mellom platene dvs for Trondheim opplever kundene grønt vann i dusjen. • Varmeanlegg: Oftest lekkasje fra veksler og ut til det fri.

14. Hva erfares i andre land? • Muligens større problem i Norge enn i Sverige og Danmark, men • Undersøkelse Litauen 2006: generell levetid for varmevekslere i fjernvarmesystemer er 2-8 år. Utskiftes pga belegg(fouling) og lekkasjer. • Enkelte fjernvarmeselkaper i Tyskland har så store problemer med lekkasjer i varmevekslere at de har gått over til bruk av demonterbare pakningsvekslere for enkelt å kunne skifte defekte plater.

15. Mulige årsaker • Pendlende temperaturregulering pga overdimensjonerte reguleringsventiler eller mangelfull innregulering. Gir temperatur- og trykksvingninger Utmatting. • Differansetrykket i nettet varierer stort gir vanskelig og pendlende temperaturregulering. Temperatursvingninger Utmatting. • Temperatursjokk i tappevann varmevekslere pgakaldtvannspåslippUtmatting. • Dårlig vannkvalitet (på fjernvarmeside/kundens varmeanlegg/tappevann) korrosjon. Eventuell korrosjon vil sannsynligvis angripe kobberet i sammenføyingen mellom platene. Dårlig vannkvalitet kan også gi belegg som forsterker korrosjonen.

16. Mulige årsaker • Potensialforskjeller eller strømforhold galvanisk korrosjon. Det minst edle metallet (dvs kobberet) korroder. • Trykksvingninger/pulsasjoner i nett Utmatting. • Vibrasjoner fra pumper eller annet overføres til varmevekslerUtmatting. • Krefter og spenninger i røranlegget overføres til varmevekslermekaniskbrudd. • Andre forhold?

17. Utvikling blant varmevekslerprodusenter,eksempler • Alfa Laval- Alfa Nova: Plater sammenføyd ved sammenpressing under høy temperatur – Dvs i praksis sveist sammen uten bruk av loddemateriale, Cu. Utprøvd, men blandet erfaring. Signaler tyder på at noen anlegg står seg lengre, men har også opplevd at veksler ikke oppnår høyere levertid. • Danfoss: Ny type «Micro Plate HE» med knottmønster i stede for det vanlige fiskebensmønsteret. Bedre kontakt i skjøtene, bedre varmeoverføring, større mekanisk styrke. Har levert denne typen til anlegg i Oslo, Bergen og Harstad, gode erfaringer så langt.

18. Vi har ikke alle svar, men viktige fokusområder for å redusere risiko for varmevekslerlekkasjer er: • Dimensjonering og innregulering. Mere intelligent automatikk? (f.eks. IQ Heat fra NordIQ?) • God vannkvalitet både i fjernvarmenett og på kundeside • Lavest mulige differansetrykk og temperaturer i nettet

19. Prosjektet videre • Prosjektet er etablert på oppdrag fra styret i Norsk Fjernvarme • Hensikten er å forsøke å finne omfang, årsak og tiltak • Oppstartsmøte avholdt i august i år. • Videre kartlegging av omfanget. Utarbeide spørreskjema. • Materialtekniske analyser av havarerte varmevekslere. • Måling/logging av problemanlegg • Fremdrift foreløpig ikke definert